Scheda Tecnica LED SMD 24-21/BHC-AP1Q2/2A - Blu - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 20mA - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LED SMD 24-21 è un dispositivo compatto a montaggio superficiale, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono miniaturizzazione ed alta affidabilità. Questo LED blu, basato sulla tecnologia a chip InGaN, offre un ottimo equilibrio tra prestazioni e dimensioni, rendendolo adatto ai processi di assemblaggio automatizzato.

1.1 Vantaggi Principali e Posizionamento

Il vantaggio principale di questo componente è l'ingombro significativamente ridotto rispetto ai LED tradizionali con piedini. Ciò consente progetti di circuiti stampati (PCB) più piccoli, una maggiore densità di componenti e contribuisce allo sviluppo di apparecchiature finali più compatte. La sua costruzione leggera ne migliora ulteriormente l'idoneità per applicazioni miniaturizzate e portatili.

1.2 Mercato di Riferimento e Applicazioni

Questo LED è destinato ai mercati dell'illuminazione generale e dell'indicazione. Le principali aree di applicazione includono: retroilluminazione per quadranti strumenti, interruttori e simboli; indicatori di stato e retroilluminazione in dispositivi di telecomunicazione come telefoni e fax; illuminazione generica dove è richiesta una sorgente di luce blu compatta.

2. Caratteristiche Chiave e Conformità

• Confezionato su nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro per compatibilità con le attrezzature automatiche pick-and-place.
• Progettato per l'uso con processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi e a fase di vapore.
• Tipo monocromatico (Blu).
• Costruito con materiali privi di piombo (Pb-free).
• Il prodotto è conforme alla direttiva RoHS.
• Mantenuta la conformità alle normative UE REACH.
• Costruzione priva di alogeni: Bromo (Br) <900 ppm, Cloro (Cl) <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm.

3. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

3.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti non è garantito e va evitato per prestazioni affidabili.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta (I_F):20mA. La corrente operativa continua raccomandata.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):40mA. Consentita solo in condizioni pulsate (duty cycle 1/10 @ 1kHz).
• Dissipazione di Potenza (P_d):75mW. La potenza massima che il package può dissipare a 25°C ambiente.
• Scarica Elettrostatica (ESD):150V (Modello Corpo Umano). Precauzioni di manipolazione ESD adeguate sono essenziali.
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente per il funzionamento normale.
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura (T_sol):Rifusione: Picco di 260°C per massimo 10 secondi. Saldatura manuale: 350°C per massimo 3 secondi per terminale.

3.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate a T_a= 25°C e I_F= 20mA, salvo diversa specificazione. Questi sono i parametri di prestazione chiave in condizioni di test standard.

• Intensità Luminosa (I_v):Da 45.0 a 112.0 mcd (millicandela). L'output specifico è determinato dal codice di bin (P1, P2, Q1, Q2). Si applica una tolleranza di ±11%.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Tipicamente 130 gradi. Definisce l'ampiezza angolare dove l'intensità è almeno la metà del valore di picco.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):Tipicamente 468 nm. La lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Da 464.5 a 476.5 nm. Definisce il colore percepito della luce ed è suddivisa in bin (A9-A12). Si applica una tolleranza di ±1nm.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Tipicamente 25 nm. La larghezza dello spettro di emissione a metà dell'intensità massima.
• Tensione Diretta (V_F):Da 2.7V a 3.7V, con un valore tipico di 3.3V a 20mA.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 50 μA a V_R= 5V. Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa.

4. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin.

4.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I bin definiscono l'output luminoso minimo e massimo a I_F=20mA. P1: 45.0 - 57.0 mcd P2: 57.0 - 72.0 mcd Q1: 72.0 - 90.0 mcd Q2: 90.0 - 112.0 mcd

4.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

I bin definiscono l'intervallo della lunghezza d'onda dominante, che corrisponde alla tonalità di blu. A9: 464.5 - 467.5 nm A10: 467.5 - 470.5 nm A11: 470.5 - 473.5 nm A12: 473.5 - 476.5 nm

5. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche misurate a T_a=25°C. Sono essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard.

5.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

Questa curva mostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione. La tensione diretta tipica è di 3.3V a 20mA. I progettisti devono utilizzare una resistenza limitatrice di corrente per prevenire la fuga termica, poiché un piccolo aumento di tensione può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento di corrente.

5.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa aumenta con la corrente diretta, ma non in modo lineare. Operare al di sopra dei 20mA raccomandati può produrre un output maggiore, ma ridurrà l'efficienza e la durata del dispositivo a causa dell'aumento della temperatura di giunzione.

5.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

L'output luminoso del LED diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Questa curva è fondamentale per le applicazioni che operano in ambienti a temperatura elevata, poiché consente ai progettisti di deratare l'output previsto o implementare una gestione termica.

5.4 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico definisce la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. Per garantire l'affidabilità, la corrente operativa deve essere ridotta quando la temperatura ambiente supera i 25°C.

5.5 Distribuzione Spettrale

Lo spettro di emissione è centrato attorno a 468 nm (blu) con una larghezza di banda tipica di 25 nm. Questa informazione è vitale per la progettazione di sistemi ottici e applicazioni sensibili al colore.

5.6 Diagramma di Radiazione

Il diagramma polare illustra la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa, confermando l'angolo di visione di 130 gradi. Il pattern è tipicamente Lambertiano o quasi-Lambertiano per questo tipo di package.

6. Informazioni Meccaniche e sul Package

6.1 Dimensioni del Package

Il package SMD 24-21 ha dimensioni nominali di 2.0mm (lunghezza) x 1.25mm (larghezza) x 0.8mm (altezza). Il disegno meccanico dettagliato specifica tutte le dimensioni critiche, inclusa la dimensione del pad (0.6mm x 0.55mm), la spaziatura (1.0mm tra i centri dei pad) e le tolleranze del componente (tipicamente ±0.1mm salvo diversa indicazione).

6.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato, spesso da una tacca, un punto verde o una forma diversa del pad sul nastro portante. Per lo schema di marcatura specifico, consultare il disegno del package nella scheda tecnica.

7. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

7.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Si raccomanda un profilo di rifusione senza piombo: - Preriscaldamento: 150-200°C per 60-120 secondi. - Tempo sopra il liquido (217°C): 60-150 secondi. - Temperatura di picco: Massimo 260°C, mantenuta per massimo 10 secondi. - Velocità di riscaldamento: Massimo 6°C/sec fino a 255°C. - Velocità di raffreddamento: Massimo 3°C/sec. La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte.

7.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale: - Utilizzare un saldatore con temperatura della punta inferiore a 350°C. - Limitare il tempo di contatto a 3 secondi per terminale. - Utilizzare un saldatore con potenza nominale inferiore a 25W. - Lasciare un minimo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale per evitare shock termici.

7.3 Magazzinaggio e Sensibilità all'Umidità

I componenti sono confezionati in sacchetti barriera resistenti all'umidità con essiccante. - Non aprire il sacchetto fino al momento dell'uso. - Dopo l'apertura, i LED non utilizzati devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% di Umidità Relativa. - La "vita a banco" dopo l'apertura del sacchetto è di 168 ore (7 giorni). - Se superata, o se l'indicatore dell'essiccante ha cambiato colore, è necessaria una cottura a 60±5°C per 24 ore prima della rifusione.

8. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

8.1 Specifiche Bobina e Nastro

I LED sono forniti su nastro portante goffrato con larghezza di 8mm, avvolto su una bobina standard da 7 pollici di diametro. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Le dimensioni dettagliate della bobina, del nastro portante e del nastro coprente sono fornite nella scheda tecnica.

8.2 Spiegazione Etichetta

L'etichetta della bobina contiene diversi codici: - CPN: Numero Prodotto Cliente. - P/N: Numero Prodotto Produttore (es. 24-21/BHC-AP1Q2/2A). - QTY: Quantità di Confezionamento. - CAT: Codice Bin Intensità Luminosa (es. Q2). - HUE: Codice Bin Lunghezza d'Onda Dominante (es. A10). - REF: Classe Tensione Diretta. - LOT No: Numero di lotto di produzione tracciabile.

9. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

9.1 Limitazione di Corrente

Una resistenza limitatrice di corrente esterna è obbligatoria. Il valore può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare la V_Fmassima dalla scheda tecnica (3.7V) per un progetto a condizioni peggiori, per garantire che la corrente non superi i 20mA anche con le tolleranze dei componenti.

9.2 Gestione Termica

Sebbene il package sia piccolo, le considerazioni termiche sono importanti per la longevità. Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB sotto e attorno ai pad del LED per fungere da dissipatore di calore, specialmente quando si opera ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima.

9.3 Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 130 gradi fornisce un'illuminazione ampia. Per luce focalizzata, sono necessarie ottiche secondarie (lenti). Lo spettro è adatto per retroilluminare filtri colore o per l'uso come indicatore blu puro.

10. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il package 24-21 offre un ingombro inferiore rispetto ai LED tradizionali forati da 3mm o 5mm, consentendo progetti ad alta densità. Rispetto ad altri LED SMD come 0402 o 0603, il 24-21 (circa 0805 metrico) offre tipicamente un output luminoso più elevato e migliori prestazioni termiche grazie alle dimensioni maggiori, rimanendo significativamente più piccolo dei package LED ad alta potenza. La sua compatibilità con i processi standard di rifusione lo differenzia dai dispositivi che richiedono manipolazione speciale.

11. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

11.1 Quale resistenza devo usare con un'alimentazione a 5V?

Utilizzando la V_Ftipica di 3.3V e I_Fdi 20mA: R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85 Ohm. Per un progetto robusto utilizzando la V_Fmassima di 3.7V: R = (5V - 3.7V) / 0.02A = 65 Ohm. Una resistenza standard da 68 o 75 Ohm sarebbe appropriata. Calcolare sempre la potenza nominale: P = I²R.

² * R.

11.2 Posso pilotare questo LED senza resistenza usando una sorgente di corrente costante?_FSì, un driver a corrente costante impostato a 20mA è un metodo eccellente che elimina le variazioni dovute alla tolleranza di V

e alle fluttuazioni della tensione di alimentazione, offrendo una luminosità più uniforme e una maggiore longevità.

11.3 Perché l'intensità luminosa è data come un intervallo?

A causa delle variazioni intrinseche nella produzione dei semiconduttori, i LED vengono suddivisi (binnati) per output. Il bin specifico (P1, P2, Q1, Q2) sull'etichetta della bobina indica l'intensità minima e massima garantita per quel lotto.

11.4 Come interpreto i bin di lunghezza d'onda?

Il bin della lunghezza d'onda dominante (A9-A12) garantisce la coerenza del colore. Ad esempio, il bin A10 (467.5-470.5 nm) produrrà una tonalità di blu leggermente diversa dal bin A12 (473.5-476.5 nm). Per un aspetto uniforme in un array, specificare e utilizzare LED dello stesso bin di lunghezza d'onda e intensità.

12. Esempio di Caso d'Uso PraticoScenario:Progettazione di un indicatore di stato a bassa potenza per un dispositivo consumer portatile.Scelte di Progettazione:Il LED 24-21 è selezionato per le sue piccole dimensioni e idoneità alla saldatura a rifusione. Il colore blu è scelto per un indicatore "accensione". Il dispositivo funziona su un'alimentazione regolata a 3.3V.Calcolo:_FUtilizzando una V_Ftipica di 3.3V a 20mA richiederebbe una caduta di tensione quasi nulla, rendendo impossibile il controllo della corrente. Pertanto, il LED è pilotato a una corrente inferiore, ad es. 10mA, per una visibilità adeguata risparmiando energia. Utilizzando la curva tipica V_F-I, V_Fa 10mA è circa 3.1V. Resistenza R = (3.3V - 3.1V) / 0.01A = 20 Ohm. Viene selezionata una resistenza da 22 Ohm. La dissipazione di potenza nel LED è P = V_F* I

≈ 3.1V * 0.01A = 31mW, ben all'interno della potenza nominale di 75mW.

13. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo è un diodo a emissione luminosa (LED) semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno della giunzione, elettroni e lacune vengono iniettati attraverso la giunzione p-n. Nella regione attiva, questi portatori di carica si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. Il materiale specifico utilizzato (Nitruro di Gallio e Indio - InGaN) determina l'energia del bandgap e quindi la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, che in questo caso è nello spettro blu. Il package in resina epossidica serve a proteggere il chip semiconduttore, fornire stabilità meccanica e agisce come una lente primaria che modella l'output luminoso.

14. Tendenze Tecnologiche